Histerezis magnetic: descriere, proprietăți, aplicare practică

Histerezisul este magnetic, feroelectric, dinamic, elastic. Apare și în biologie, știință a solului și economie. Iar esența acestei definiții este aproape aceeași. Dar articolul se va ocupa în mod special de magnetism, veți afla mai multe despre acest fenomen, despre ce depinde și când se manifestă. Acest fenomen este studiat în universități cu un accent tehnic, curriculum-ul școlar nu este inclus, deci nu toată lumea știe despre asta.

Histerezis magnetic

Această dependență ireversibilă și ambiguă a indicelui de magnetizare a unei substanțe (și aceasta, de regulă, ferromagneți comandați magnetic) pe exterior câmp magnetic. În acest caz, câmpul se schimbă constant - scade sau crește. Motivul general al existenței histerezisului este prezența la minim a potențialului termodinamic al stării instabile și stabil și există, de asemenea, tranziții ireversibile între ele. Histerezisul este, de asemenea, o manifestare a tranziției de fază orientativă magnetică a primului tip. În aceste cazuri, tranzițiile de la o fază la alta apar datorită stărilor metastabile. O caracteristică este un grafic care se numește "buclă de histereză". Uneori se mai numește și "curba de magnetizare".

Hysterezis bucla

Pe graficul dependenței lui M pe H, se poate vedea:

1. Din starea zero, la care M = 0 și H = 0, cu creșterea H, M crește.
2. Când câmpul crește, magnetizarea devine practic constantă și egală cu valoarea de saturație.
3. Când H scade, inversarea este inversată, dar când H = 0, magnetizarea M nu este zero. Această modificare se poate vedea din curba de demagnetizare. Și când H = 0, M ia o valoare egală cu magnetizarea remanentă.
4. Pe măsură ce H crește în intervalul -Hm ... + Hm, magnetizarea se modifică de-a lungul celei de-a treia curbe.
5. Toate cele trei curbe care descriu procesele se unesc și formează un fel de buclă. Este ea care descrie fenomenul histerezisului - procesele de magnetizare și demagnetizare.

Energia de magnetizare

Bucla este considerat a fi asimetric în cazul în care H1 maximele câmp, care sunt aplicate în direcțiile inverse și forward nu sunt aceleași. Deasupra acestuia a fost descrisă o buclă, care este tipic procesul lent de inversare magnetizare. Când au loc păstrarea relațiilor cvasi-echilibru între valorile N și M este necesar să se acorde atenție faptului că magnetizarea sau demagnetizare are loc restante de M N. Și acest lucru conduce la faptul că toată energia pe care este dobândit un material feromagnetic în timpul magnetizării, nu este dat complet atunci când trece ciclu de demagnetizare. Și această diferență este tot în încălzirea feromagnetic. Iar bucla de histerezis magnetic este în acest caz asimetric.

Formă de buclă

Depinde de forma bucla din mai mulți parametri - magnetizarea, intensitatea câmpului, pierderi de disponibilitate și t. d. De asemenea, o influență considerabilă compoziția chimică a unui feromagnet, starea sa structurală, temperatura, natura și distribuția defectelor, prezența prelucrării (termice, termice magnetice, mecanice). În consecință, histerezisul feromagneților poate fi schimbat prin supunerea materialelor la prelucrare. Din aceasta, toate caracteristicile schimbării materiale.

Histerezis pierderi

În timpul inversării dinamice a magnetizării unui feromagnet, un câmp magnetic alternativ produce pierderi. Și ele reprezintă doar o mică parte din pierderile magnetice totale. Dacă buclele au aceeași înălțime (aceeași valoare maximă a magnetizării M), bucla dinamică de vizualizare este mai mare decât cea statică. Acest lucru se datorează faptului că se adaugă pierderi noi la toate pierderile. Acestea sunt pierderi dinamice, de obicei asociate cu acestea turbionar, vâscozitatea magnetică. În concluzie, se obțin pierderi semnificative pentru histerezis.

Ferromagneți cu un singur domeniu

În cazul în care particulele au o mărime diferită, procesul de rotație continuă. Acest lucru se datorează faptului că formarea de noi domenii nu este profitabilă din punct de vedere energetic. Dar procesul de rotație a particulelor este împiedicat de anizotropie (magnetică). Poate să aibă origini diferite - să se formeze în cristalul însuși, să apară ca urmare a tensiunii elastice, etc.). Dar, cu această anizotropie, magnetizarea este ținută de câmpul intern. Se mai numește și câmpul eficient al anizotropiei magnetice. Și histerezisul magnetic apare datorită faptului că magnetizarea se schimbă în două direcții - directe și inverse. În timpul inversării magnetizării feromagneților cu un singur domeniu, apar mai multe sari. Vectorul de magnetizare M se îndreaptă spre partea câmpului H. Mai mult, rotația poate fi omogenă sau neomogenă.

Feromagneți multidomeni

În ele, curba de magnetizare este construită într-o manieră similară, dar aici procesele sunt diferite. Când are loc inversarea magnetizării, limitele domeniilor sunt schimbate. În consecință, unul dintre motivele apariției histerezisului poate fi întârzierea deplasărilor limitelor, precum și salturile ireversibile. Uneori (dacă ferromagneții au un câmp destul de mare), histerezisul magnetic este determinat de întârzierea creșterii și formarea nucleelor ​​de remagnetizare. Din aceste nuclee se formează structura de domeniu a substanțelor feromagnetice.

Teoria histerezisului

Merită să considerăm acest lucru fenomenul magnetic histerezis apare și atunci când câmpul H este rotit, și nu numai atunci când se schimbă în semn și magnitudine. Se numește histerezis și rotirea magnetică corespunde schimbarea direcției de magnetizare M pentru a schimba direcția câmpului magnetic H. răsărire histerezis de rotație se observă, de asemenea, în timpul rotației eșantionului de testat în raport cu H. domeniu fix

Curba de magnetizare caracterizează, de asemenea, structura magnetică a domeniului. Structura se modifică odată cu trecerea proceselor de inversare a magnetizării și magnetizării. Schimbările depind de variația limitelor domeniilor, de efectele unui câmp magnetic extern. Absolut tot ceea ce poate opri toate procesele descrise mai sus, transformă ferromagneții într-o stare instabilă și este motivul pentru care are loc histerezis magnetic.

Ar trebui să se țină seama de faptul că histerezisul depinde de mulți parametri. Magnetizarea se modifică sub influența factorilor externi - temperatura, stresul elastic, prin urmare, isteresa apare. Aceasta dă naștere unei histerezisuri nu numai a magnetizării, ci și a tuturor proprietăților de care depinde. După cum se poate observa aici, fenomenul histerezisului poate fi observat nu numai atunci când materialul este magnetizat, ci și în alte procese fizice, legate direct sau indirect cu el.